Comparação entre os métodos de fabricação de um virabrequim, Notas de estudo de Tecnologia Industrial

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COMPARAÇÃO ENTRE OS MÉTODOS DE

FABRICAÇÃO DE UM VIRABREQUIM: FUNDIÇÃO X

FORJAMENTO.

Edson Bispo de Oliveira RA: Emerson de Magalhães RA: 050904

São José dos Campos – SP 2011

COMPARAÇÃO ENTRE OS MÉTODOS DE FABRICAÇÃO DE UM

VIRABREQUIM: FUNDIÇÃO X FORJAMENTO.

Projeto apresentado como exigência para comparação dos processos de fundição e forjamento da disciplina “Processo de fabricação 2” do Curso Engenharia Mecânica da ETEP Faculdades. ORIENTADOR: Professor Jose Eduardo Salgueiro

São José dos Campos – SP 2011

DEDICATÓRIA

Dedico... À minha família... Ao meu pai Benjamin e minhas irmãs, que nestes anos de vida sempre estiveram do meu lado me apoiando e me dando forças para vencer os obstáculos. A minha esposa Darlene nesta fase da minha vida, me dando apoio e muitas alegrias nas horas difíceis e não podendo me esquecer de minha sogra Edna que também teve sua parcela de contribuição nesta jornada. Aos meus amigos Reinaldo e José Tadeu e todos os outros que de uma forma ou outra contribuíram, em todos os momentos para minha formação acadêmica. À todos os meus sinceros agradecimentos!

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus por me conceder mais esta vitória em minha vida.

Agradeço aos professores e colegas de serviço que contribuiu para desenvolver este projeto, em especial à professora Lea Nogueira B. M. Nishioka por esta cursando a disciplina de Matérias de Engenharia no mesmo trimestre de Processo de Fabricação e pela disponibilidade em acompanhar no esboço e por nos orientar no desenvolvimento dos materiais; ao professor Washington Luiz dos Santos Junior por acompanhar este projeto e também ao professor, Jose Eduardo Salgueiro, que fez a revisão deste projeto.

RESUMO

Virabrequim é na realidade uma peça que pode ser construída através do forjamento ou fundição e depois usinada, ou seja, um eixo com seções defasadas em relação ao centro são nessas seções de eixo defasadas que são montadas as bielas que por sua vez são o elo de ligação, entre os pistões ou êmbolos que por sua vez estão montados dentro dos cilindros, essas seções de eixo defasadas serão tantas quanto o números de cilindros no caso de motores em linha, se os motores forem em "v" duas bielas se conectarão a mesma seção, o eixo virabrequim tem a função de transformar o movimento alternativo de sobe e desce dos pistões em movimento de rotação, que é imprescindível para o funcionamento de qualquer maquina seja um gerador, uma bomba ou um automóvel. Os virabrequins dos motores modernos podem ser de dois tipos principais diferenciados pelos populares nomes de fundidos e forjados, não é raro a confusão entre as peças, visto que para alto desempenho, nos interessa os forjados, que são mais resistentes. Não é raro as fábricas utilizar virabrequins forjados em modelos de linha esportivos e como normalmente eles são totalmente intercambiáveis com os fundidos menos resistentes, torna-se uma escolha óbvia a troca desse componente tão exigido nos motores preparados. Para identificar corretamente os virabrequins forjados do fundidos, basta identificar pequenos detalhes no corpo da peça. Mas como saber se um virabrequim é o forjado ou fundido, sem ter em mãos o manual de serviço o código da peça. Para identificar, temos que saber como são fabricados os dois tipos. Palavras-chaves: Virabrequim; fundidos; forjados.

ABSTRACT

Crankshaft is actually a piece that can be constructed by forging or casting and then machined, ie, a shaft sections lagged relative to the center axis of these sections are fitted with the lagged rods which in turn are the link connection between the piston or pistons which in turn are mounted within the cylinder axis lagged those sections will be as many as the number of cylinders in the case of in-line engines, if engines are "v" will connect two rods the same section, the crankshaft has the function to transform the reciprocating motion up and down motion of pistons into rotation, which is essential to the operation of any machine is a generator, a pump or a car. The crankshafts of modern engines are of two main types differentiated by popular names of cast and forged, it is not uncommon to confuse parts, whereas for high-performance, forged in the matter, which are more resistant. It is not uncommon for plants to use forged crankshafts in models of online sports and how often they are completely interchangeable with the less resistant fused, it becomes an obvious choice of the exchange component as required in the engines prepared. To correctly identify the forged crankshafts cast, enough to identify small details in the body of the piece. But how to tell if the crankshaft is a forged or cast, without having in hand the service manual the part number. To identify, we must know how the two types are manufactured. Keywords: crankshaft, cast, forged.

• 1 INTRODUÇÃO..................................................................................................
• 1.1 OBJETIVOS.......................................................................................................
• 1.2 CONCEPÇÃO DO PRODUTO........................................................................
• 1.3 PROPRIEDADES MECÂNICAS....................................................................
• 1.4 DESENHO TECNICO VIRABREQUIM .......................................................
• 1.5 USINAGEM DE VIRABREQUIM..................................................................
• 1.6 ACABAMENTO SUPERFICIAL....................................................................
• 1.7 TEMPERA POR INDUÇÃO............................................................................
• 1.8 DEFEITOS DOVIRABREQUIM FORJADO E FUNDIDO.........................
• 1.9 CUSTO FINAL..................................................................................................
• 1.10 CONCLUSÃO....................................................................................................
• 1.11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................
• FIGURAS 1-VIRABREQUIM FUNDIDO................................................................ LISTA DE FIGURAS
• FIGURA 2-VIRABREQUIM FORJADO...................................................................
• FIGURA 3-DEMONSTRAÇÃO GRAFICA...............................................................
• FIGURA 4-DEMONSTRAÇÃO GRAFICA...............................................................
• FIGURA 5-DESENHO VIRABREQUIM...................................................................
• FIGURA 6-DESENHO VIRABREQUIM...................................................................
• FIGURA 7-FRESAMENTO DE VIRABREQUIM....................................................
• FIGURA 8-DISCO DE FRESA....................................................................................
• FIGURA 9- USINAGEM VIRABREQUIM EM MAQUINA CNC.........................
• FIGURA 10- USINAGEM VIRABREQUIM EM MAQUINA CNC.......................
• FIGURA 11-ACABAMENTO SUPERFICIAL .......................................................
• FIGURA 12-VIRABREQUIM COM TRATAMENTO............................................
• FIGURA 13-VIRABREQUIM FINALIZADO...........................................................

LISTA DE TABELAS

TABELA 1- DEFEITOS VIRABREQUINS FORJADOS E FUNDIDO.................

1.2 CONCEPÇÃO DO PRODUTO

Fundidos: Os virabrequins fundidos, quando se funde o "blank" que será posteriormente usinado usa-se um molde que pode ser de areia de fundição ou outro material refratário. Esse molde é composto de duas peças que se encaixam perfeitamente, tendo internamente o volume e o formato da peça que depois será usinada. Esse molde possui uma entrada por onde entrará o material líquido que após se solidificar, é aberto para a retirada da peça no caso de ser um material refratário ou mesmo quebrado, se o molde for de areia de fundição, para que o blank seja retirado. Normalmente esses moldes são compostos de duas metades iguais, encaixando-se perfeitamente uma na outra, obviamente para que não haja fuga de metal líquido, o que deixa na peça uma linha característica da junção das duas metades do molde. Essa linha percorre todo o comprimento da peça e é facilmente identificável, mesmo depois da peça usinada. Normalmente, os colos das bielas recebem um tratamento térmico por indução, chamada têmpera, para um endurecimento do material nessa área e ganhar resistência ao desgaste, durante o funcionamento do motor.

Figura 1: Virabrequim Fundido

Forjados: Os virabrequins forjados são feitos normalmente em aço de melhor qualidade que os fundidos e imediatamente após serem retirados do molde de fundição, ainda incandescentes, são submetidos a uma prensa de centenas de toneladas que possui um molde em aço com o formato do blank, mas que não chegam a fechar completamente, faltando alguns milímetros para que cada metade se encontre, no momento em que o blank ainda vermelho em brasa recebe a prensagem, ele é compactado pela força da prensa, agrupando suas moléculas e deixando o material mais denso e resistente mecanicamente. Essa força de prensagem é tão grande, que o material tende a "vazar" pra fora do molde, pelo espaço que sobra entre as duas metades criando um "nervo" muito característico e facilmente reconhecido na peça depois de pronta. Como o processo, material e usinagem é mais cara e demorada, essas peças forjadas são aplicadas somente em modelos mais refinados ou esportivos das montadoras

Figura 2: Virabrequim Forjado

1.3 PROPRIEDADES MECANICAS

As principais propriedades mecânicas são: Resistência, Ductilidade e Dureza. Para virabrequins fundidos é relativamente fácil. Se o componente é feito de uma liga padrão, as características estão informadas na especificação padrão. Se for feito de alguma outra liga os testes padronizados de tração fornecerá os valores. Estes valores

1.4 DESENHO TECNICO VIRABREQUIM

O virabrequim é um dos componentes de grande importância num motor automotivo, cuja função é a transformação do movimento linear alternado dos pistões em movimento rotativo. Este componente apresenta geometria complexa, tornando necessário, para a sua fabricação, o emprego de vários processos, desde furação até a aplicação de processos especiais como fresamento periférico externo circunferência excêntrico de mergulho e retificação.

Figura 5:desenho virabrequim

Figura 6: desenho virabrequim

1.5 USINAGEM DO VERABREQ

O fresamento externo, aplicado na usinagem dos munhões do virabrequim, torna operação complexa por se tratar de uma usinagem fora de centro, onde o centro de giro do virabrequim não coincide com o centro de giro de usinagem, que neste caso é o centro do munhão.

Figura 7: Fresamento de virabrequim

USINAGEM DO VERABREQUIM

O fresamento externo, aplicado na usinagem dos munhões do virabrequim, torna operação complexa por se tratar de uma usinagem fora de centro, onde o centro de giro do virabrequim não coincide com o centro de giro de usinagem, que neste caso é o

igura 7: Fresamento de virabrequim

Figura 8: Disco de fresa

O fresamento externo, aplicado na usinagem dos munhões do virabrequim, torna-se uma operação complexa por se tratar de uma usinagem fora de centro, onde o centro de giro do virabrequim não coincide com o centro de giro de usinagem, que neste caso é o

1.6 ACABAMENTO SUPERFICIAL

No processo de forjamento tende a reduzir a porosidade e as descontinuidades superficiais, podendo também eliminar cavidades internas. A porosidade superficial e as descontinuidades que venham a aparecer os fundidos, quando for aplicável, podem ser reparadas por soldagem. O custo desta operação é usualmente menor que o custo adicional de usinagem tipicamente requerido para um forjado.

Figura 11: Acabamento Superficial

1.7 TEMPERA POR INDUÇÃO

Os virabrequins através da têmpera por indução e por chama consegue-se um efeito similar ao do tratamento de cementação e têmpera, quando se compara a dureza, resistência ao desgaste e condições de tensões residuais. Entretanto pode-se restringir o tratamento a áreas específicas das peças, as distorções são consideravelmente menores e é possível tratar peças de grande porte.Objetivo principal da têmpera superficial é o aumento da resistência à fadiga. Para isto pode-se utilizar três métodos distintos: têmpera progressiva, rotativa e estacionaria. A dureza superficial e a profundidade de têmpera são funções do material utilizado e de sua respectiva temperabilidade. Para que as distorções sejam minimizadas deve-se tomar alguns cuidados com o projeto e com o tratamento térmico preliminar das peças.

Figura 12: Virabrequim com Tratamento